一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，屬于生物質(zhì)碳材料技術(shù)領(lǐng)域

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法


[0001]本專利技術(shù)屬于生物質(zhì)碳材料
，具體涉及一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法
。

技術(shù)介紹

[0002]采用中藥藥渣等生物質(zhì)作為碳源制備碳材料，既可以得到性能優(yōu)異的多孔材料，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物質(zhì)廢棄物的資源化再利用，對(duì)于緩解全球能源危機(jī)的作用已經(jīng)在全球范圍達(dá)成共識(shí)
。
因此，利用生物質(zhì)作為碳源制備適合不同領(lǐng)域需求的碳材料的研究已如雨后春筍，層出不窮，成為碳材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)
。
但是生物質(zhì)制備碳材料得碳率低也是本領(lǐng)域研究人員的共同認(rèn)知，因此如何提高得碳率，降低制備成本，減少?gòu)U物排放，是從大到環(huán)境保護(hù)，小到節(jié)約成本都應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題，而目前尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于此方面的研究報(bào)道
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，通過(guò)采用水熱碳化和熱解碳化結(jié)合的方法來(lái)生物質(zhì)碳材料得碳率的提高
。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
[0005]本專利技術(shù)提供了一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，包括以下步驟：首先對(duì)生物質(zhì)碳源進(jìn)行水熱處理，之后加入活化劑進(jìn)行碳化處理
。
[0006]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述生物質(zhì)碳源包括中藥藥渣
、
木材或生物秸稈，所述水熱處理前還包括對(duì)所述生物質(zhì)碳源進(jìn)行清洗并干燥的步驟
。
[0007]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述水熱處理的步驟為：將所述生物質(zhì)碳源加入水
、
氯化鋅溶液或堿性溶液中，加熱至
150
～
220℃
，保溫8～
30h
后過(guò)濾并干燥
。
[0008]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述氯化鋅溶液的濃度為
0.2
～
1mol/L
；所述堿性溶液包括濃度為
0.2
～
1mol/L
的
NaOH
溶液或
KOH
溶液；所述生物質(zhì)碳源與水
、
氯化鋅溶液或堿性溶液的質(zhì)量體積比為
1g:(5
～
15)mL。
[0009]水熱處理過(guò)程中，采用氯化鋅溶液或
NaOH
等堿性溶液為溶劑，能夠更加有利于生物質(zhì)內(nèi)部的可揮發(fā)性油類的溶出，從而更好地避免碳流失
。
[0010]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述活化劑包括
KOH、ZnCl2、KMnO4和
H3PO4中的一種或幾種；水熱處理后得到的固體與所述活化劑的質(zhì)量比為
1:(1
～
3)
；所述碳化處理前還包括將水熱處理后得到的固體與所述活化劑在研缽中充分研磨
10
～
15
分鐘
。
[0011]碳化處理過(guò)程中活化劑的作用為對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行刻蝕使其產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)
。
[0012]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述碳化處理在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，具體操作為：以5～
10℃/min
的速率加熱至
600
～
900℃
，保溫2～
4h。
[0013]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述惰性氣體為氮?dú)猓俾蕿?br/>50
～
60mL/min。
[0014]作為本專利技術(shù)的優(yōu)選方案，所述碳化處理后還包括用鹽酸浸泡2～
12h
，之后洗滌至中性并干燥的步驟
。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
[0016]生物質(zhì)碳材料得碳率低的主要原因是目前常用方法是直接在高溫下和活化劑作用下焙燒碳化，高溫導(dǎo)致?lián)]發(fā)分尤其是一些有機(jī)物在揮發(fā)時(shí)帶走碳分而使碳流失嚴(yán)重
。
本專利技術(shù)先采用水熱法在相對(duì)較低的溫度下把易揮發(fā)組分揮發(fā)出，從而避免碳流失，然后再在高溫和活化劑作用下進(jìn)行碳化造孔
。
采用本專利技術(shù)的方法不僅能夠提高生物質(zhì)碳材料的得碳率，而且制備的碳材料同樣具備發(fā)達(dá)孔隙，優(yōu)異的物化性能，可在吸附
、
分離
、
電極材料等領(lǐng)域使用，同時(shí)由于較高的得碳率使其更具備工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值
。
附圖說(shuō)明
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖
。
[0018]圖1為實(shí)施例1制備得到的活性炭的
XRD
譜圖；
[0019]圖2中，
(a)
和
(b)
分別為實(shí)施例1制備得到的活性炭的氮吸附
?
脫附等溫線和
DFT
孔分布線
。
具體實(shí)施方式
[0020]現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)的多種示例性實(shí)施方式，該詳細(xì)說(shuō)明不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本專利技術(shù)的限制，而應(yīng)理解為是對(duì)本專利技術(shù)的某些方面
、
特性和實(shí)施方案的更詳細(xì)的描述
。
應(yīng)理解本專利技術(shù)中所述的術(shù)語(yǔ)僅僅是為描述特別的實(shí)施方式，并非用于限制本專利技術(shù)
。
[0021]另外，對(duì)于本專利技術(shù)中的數(shù)值范圍，應(yīng)理解為還具體公開(kāi)了該范圍的上限和下限之間的每個(gè)中間值
。
在任何陳述值或陳述范圍內(nèi)的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內(nèi)的中間值之間的每個(gè)較小的范圍也包括在本專利技術(shù)內(nèi)
。
這些較小范圍的上限和下限可獨(dú)立地包括或排除在范圍內(nèi)
。
[0022]除非另有說(shuō)明，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本專利技術(shù)所述領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)人員通常理解的相同含義
。
雖然本專利技術(shù)僅描述了優(yōu)選的方法和材料，但是在本專利技術(shù)的實(shí)施或測(cè)試中也可以使用與本文所述相似或等同的任何方法和材料
。
本說(shuō)明書中提到的所有文獻(xiàn)通過(guò)引用并入，用以公開(kāi)和描述與所述文獻(xiàn)相關(guān)的方法和
/
或材料
。
在與任何并入的文獻(xiàn)沖突時(shí)，以本說(shuō)明書的內(nèi)容為準(zhǔn)
。
[0023]在不背離本專利技術(shù)的范圍或精神的情況下，可對(duì)本專利技術(shù)說(shuō)明書的具體實(shí)施方式做多種改進(jìn)和變化，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的
。
由本專利技術(shù)的說(shuō)明書得到的其他實(shí)施方式對(duì)技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的
。
本專利技術(shù)說(shuō)明書和實(shí)施例僅是示例性的
。
[0024]關(guān)于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開(kāi)放性的用語(yǔ)，即意指包含但不限于
。
[0025]以下不再重復(fù)描述
。
[0026]實(shí)施例1[0027]以連翹熬制后剩余的連翹渣為生物質(zhì)碳源制備活性炭，步驟如下：
[0028](1)
預(yù)處理
[0029]將連翹渣用去離子水本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，其特征在于，包括以下步驟：首先對(duì)生物質(zhì)碳源進(jìn)行水熱處理，之后加入活化劑進(jìn)行碳化處理
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)碳源包括中藥藥渣
、
木材或生物秸稈，所述水熱處理前還包括對(duì)所述生物質(zhì)碳源進(jìn)行清洗并干燥的步驟
。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，其特征在于，所述水熱處理的步驟為：將所述生物質(zhì)碳源加入水
、
氯化鋅溶液或堿性溶液中，加熱至
150
～
220℃
，保溫8～
30h。4.
根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高生物質(zhì)碳材料得碳率的方法，其特征在于，所述氯化鋅溶液的濃度為
0.2
～
1mol/L
；所述堿性溶液包括濃度為
0.2
～
1mol/L
的
NaOH
溶液或
KOH
溶液；所述生物質(zhì)碳源與水
、
氯化鋅溶液或堿性溶液的質(zhì)量體積比為
1g:(5

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳恒，王輝，李麗，趙江偉，張文林，劉奧麗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新鄉(xiāng)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：